标题:从经典到量子:贝叶斯法则的新突破
我们每天都在根据新信息调整判断,比如带伞出门或评估股票投资价值。这些决策背后隐藏着一个强大的数学工具——贝叶斯法则。它通过结合先验认知与新证据,动态更新对事件可能性的判断。然而,在微观量子世界,如何用类似规则更新判断却是一个长期未解的难题。
2025年8月28日,香港科技大学(广州)助理教授柏舸及其团队在《物理评论快报》发表研究,成功推导出“量子贝叶斯法则”。他们从简单假设——最小变化原理出发,证明了佩茨转置映射在特定条件下的正确性,为量子态在测量结果影响下的更新机制提供了理论基础。这一成果为量子计算、通信和精密测量等领域带来了新的思路。
经典贝叶斯法则的核心是通过新证据修正初始判断,同时尽量减少改动。例如,在病毒检测中,结合低感染率的先验信息和检测灵敏度,可以更准确地估计患病概率。然而,量子世界的复杂性在于,“信念”需要用密度矩阵描述,而“过程”则涉及量子信道,无法直接比较输入与输出的联合分布。
柏舸团队的研究巧妙解决了这一问题。他们利用量子纠缠为量子过程“拍合影”,通过保真度衡量正向与反向过程的相似度,从而定义“最小变化”。最终,团队证明佩茨转置映射是满足最小变化原理的最优解,与经典贝叶斯逻辑高度一致。
这项研究不仅搭建了经典概率与量子理论的桥梁,还为量子技术的发展奠定了基础。例如,在量子计算中,可用量子贝叶斯法则纠正量子比特的错误;在量子通信中,可优化数据编码与噪声消除。柏舸认为,这套逻辑未来还可推广至更复杂的量子系统,如量子互联网。
柏舸的学术生涯充满交叉学科的色彩。他本科毕业于清华大学姚班,博士阶段在香港大学专攻量子信息领域,后在新加坡国立大学担任博士后。他的导师Valerio对其研究方向起到了重要指导作用,并帮助打磨论文。
这项研究不仅揭示了量子世界的理性逻辑,也为量子科技应用打开了新大门。
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